MX2007007506A - Estructuras polimericas que comprenden un hidroxipolimero y procesos para fabricarlas. - Google Patents

Abstract

Se provee una estructura polimerica en la forma de una fibra, en donde la fibra comprende un polimero no sustituido y en donde la fibra presenta una resistencia aparente a la tension en humedo maxima mayor que 0.2 Mpa, estructuras fibrosas que comprenden tales estructuras polimericas y procesos para elaborar tales estructuras polimericas o fibrosas.

Description

ESTRUCTURAS POLIMERICAS QUE COMPRENDEN UN HIDROXIPOLlMERO Y PROCESOS PARA FABRICARLAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a hidroxipolímeros, más específicamente, a estructuras poliméricas, especialmente fibras que comprenden un agente de asociación, a estructuras fibrosas que comprenden tales estructuras poliméricas y a procesos para elaborar tales estructuras poliméricas y estructuras fibrosas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las estructuras poliméricas, tales como fibras o películas, que comprenden polímeros de hidroxilo son conocidas en la industria. Sin embargo, no se han obtenido hasta el momento estructuras poliméricas, especialmente en la forma de fibras que comprendan un agente de asociación en donde las estructuras poliméricas presenten una resistencia aparente a la tensión en húmedo máxima mayor que 0.2 Mpa o un diámetro promedio de fibra menor que 10 µm. Por consiguiente, existe una necesidad de obtener estructuras poliméhcas que comprendan un agente de asociación en donde las estructuras poliméricas presenten una resistencia aparente a la tensión en húmedo máxima mayor que 0.2 Mpa o un diámetro promedio de fibra menor que 10 µm, tramas que comprendan tales estructuras poliméricas y procesos para obtener esas estructuras poliméricas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención satisface las necesidades descritas anteriormente porque proporciona estructuras poliméricas que comprenden un agente de asociación o tramas que comprenden tales estructuras poliméricas y procesos para elaborar tales estructuras poliméricas o tramas. En un ejemplo de la presente invención se proporciona una estructura polimérica de origen artificial en la forma de una fibra que comprende un hidroxipol ímero y un agente de asociación. En otro ejemplo de la presente invención se proporciona una estructura polimérica de origen artificial que comprende un agente de asociación en donde la estructura polimérica presenta una resistencia aparente máxima a la tensión en húmedo mayor que 0.2 Mpa. En otro ejemplo de la presente ¡nvención se proporciona una fibra que comprende un agente de asociación en donde la fibra presenta un diámetro promedio de fibra menor que 10 µm. En otro ejemplo de la presente invención, se provee una trama que comprende una estructura polimérica de acuerdo con la presente invención. En otro ejemplo de la presente invención se proporciona una estructura fibrosa que comprende una o más fibras de origen artificial que comprenden un hidroxipolímero y un agente de asociación. En otro ejemplo de la presente invención se proporciona un proceso para elaborar una estructura polimérica que comprende un agente de asociación, en donde el proceso comprende el paso de procesar los polímeros de una composición que contiene hidroxipolímeros y comprende un agente de asociación en una estructura polimérica que comprende un agente de asociación. En otro ejemplo de la presente invención se proporciona un proceso para elaborar una estructura polimérica que comprende un agente de asociación, en donde el proceso comprende los pasos de: a. Proporcionar una composición que contiene hidroxipolímeros que comprende un hidroxipolímero y un agente de asociación; y b. procesar los polímeros de la composición que contiene hidroxipolímeros en una estructura polimérica que comprende el hidroxipolímero y el agente de asociación. Por consiguiente, la presente invención provee una estructura polimérica que comprende un agente de asociación, una trama que comprende tal estructura polimérica y un proceso para elaborar dicha trama o estructura polimérica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1A es una vista esquemática lateral del barril de un extrusor de doble tornillo adecuado para utilizarse en la presente invención. La Figura 1 B es una vista esquemática lateral de la configuración de un tornillo y elemento de mezclado adecuado para utilizarse en el barril de la Figura 1A. La Figura 2 es una vista esquemática lateral de un proceso para sintetizar una estructura polimérica de conformidad con la presente invención. La Figura 3 es una vista esquemática lateral parcial del proceso de la presente invención, en donde se observa una zona de atenuación. La Figura 4 es una vista esquemática en planta tomada a lo largo de las líneas 4-4 de la Figura 3 que muestra una distribución posible de una pluralidad de boquillas de extrusión organizadas para proporcionar las estructuras poliméricas de la presente invención. La Figura 5 es una vista similar a la incluida en la Figura 4 que muestra una distribución posible de los orificios para proporcionar aire periférico alrededor de la zona de atenuación. La Figura 6 es una vista esquemática en planta de una probeta que puede utilizarse para determinar la resistencia aparente máxima a la tensión en húmedo de las fibras de conformidad con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Definiciones Como se utiliza en la presente, "estructura polimérica" se refiere a cualquier estructura física formada como resultado del procesamiento de una composición que contiene un polímero de hidroxilo de conformidad con la presente invención. Los ejemplos no limitantes de estructuras poliméricas de conformidad con la presente invención incluyen fibras, películas o espumas. Las estructuras poliméricas de la presente invención son estructuras físicas que no se producen naturalmente. En otras palabras, son estructuras físicas hechas por el hombre. Como se utiliza aquí, "fibra" o "filamento" se refiere a un objeto fino, delgado y muy flexible que tiene un eje principal bastante largo comparado con los dos ejes de la fibra ortogonales entre sí y perpendiculares al eje principal. Una fibra puede presentar una relación de aspecto de la longitud del eje principal a un diámetro equivalente de la sección transversal de la fibra perpendicular al eje principal mayor que 100/1 , más específicamente mayor que 500/1 , aun más específicamente mayor que mayor que 1000/1 , y aun más específicamente mayor que 5000/1. Las fibras pueden ser continuas o prácticamente continuas o pueden ser discontinuas. Las fibras de hidroxipolímero de la presente invención pueden tener un diámetro de fibra promedio menor que aproximadamente 50 µm, o menor que aproximadamente 20 µm, o menor que aproximadamente 10 µm, o menor que aproximadamente 8 µm, o menor que aproximadamente 6 µm, o menor que aproximadamente 4 µm conforme a la medición realizada por el método de prueba del diámetro promedio de fibra descrito en la presente. Tal fibra puede exhibir un diámetro promedio de fibra mayor que aproximadamente 1 µm, o mayor que aproximadamente 2 µm, o mayor que aproximadamente 3 µm. Las fibras de hidroxipolímero de la presente invención pueden incluir fibras fundidas por soplado, fibras hiladas en seco, fibras hiladas por rotación, fibras hiladas por unión, fibras cortadas, fibras huecas, fibras moldeadas, tales como fibras multilobales y fibras multicomponentes, especialmente fibras bicomponentes. La configuración de las fibras multicomponentes, en especial las bicomponentes, pueden ser paralela, funda-núcleo, sectores segmentados, cordón, islotes, o cualquier combinación de éstas. La funda puede ser continua o discontinua alrededor del núcleo. La relación del peso de la funda al núcleo puede ser de aproximadamente 5:95 a aproximadamente 95:5. Las fibras de hidroxipolímero de la presente invención pueden tener geometrías diferentes que incluyen redonda, elíptica, con forma de estrella, rectangular, y otras diversas excentricidades. En otro ejemplo, las estructuras poliméricas de la presente invención pueden incluir una estructura polimérica de constituyentes múltiples, tal como una fibra multicomponente que comprende un hídroxipolímero y un agente de asociación de la presente invención junto con otro polímero. Como se utiliza aquí, una fibra multicomponente se refiere a una fibra que tiene más de una parte separada de otra en una relación espacial. Las fibras multicomponentes incluyen fibras bicomponentes que se definen como fibras que tienen dos partes separadas en una relación espacial entre sí. Los distintos componentes de las fibras multicomponentes pueden disponerse en regiones prácticamente distintas a través de la sección transversal de la fibra y extenderse en forma continua a lo largo de ella. Un ejemplo no limitante de esa fibra multicomponente, específicamente bicomponente, es una fibra de este tipo en la cual el polímero de hidroxilo de la presente invención representa el núcleo de la fibra y otro polímero representa la funda que rodea o prácticamente rodea ese núcleo. La composición que contiene polímero de hidroxilo de la que se deriva una estructura polimérica de este tipo puede incluir tanto el polímero de hidroxilo como el otro polímero. En otra modalidad de fibra multicomponente, específicamente bicomponente, tanto la funda como el núcleo pueden comprender un polímero de hidroxilo y un sistema de reticulación que contiene un agente de reticulación. En ambos casos pueden utilizarse los mismos polímeros de hidroxilo y los mismos agentes de reticulación o pueden ser diferentes. Además, la concentración de los polímeros de hidroxilo y de los agentes de reticulación en la funda y en el núcleo puede ser igual o diferente. En un producto de estructura multipolimérica, tal como una estructura o trama fibrosa, puede incorporarse una o más estructuras poliméricas de la presente invención cuando están en forma de fibras. Por último, ese producto de estructura multipolimérica puede incorporarse en un producto comercial, tal como un producto higiénico de papel tisú de una hoja o de múltiples hojas, por ejemplo, un pañuelo desechable, papel higiénico, paños o toallas de papel, productos para la protección femenina, pañales, papeles para escritura, núcleos, tales como núcleos de papel tisú, y otros tipos de productos de papel.

Como se utiliza en la presente "estructura fibrosa" significa una estructura de trama única que comprende al menos una fibra. Por ejemplo una estructura fibrosa de la presente invención puede incluir una o más fibras, en donde al menos una de las fibras comprende una fibra de polímero de hidroxilo. En otro ejemplo, una estructura fibrosa de la presente invención puede comprender una pluralidad de fibras, en donde al menos una (a veces la mayoría y en ocasiones todas) las fibras comprenden una fibra de polímero de hidroxilo. Las estructuras fibrosas de la presente invención pueden estratificarse de forma tal que una capa de la estructura fibrosa comprenda una composición diferente de fibras o materiales de otra capa de la misma estructura fibrosa. Como se utiliza en la presente, "trama" significa una estructura física que comprende por lo menos una superficie plana. En otro ejemplo una trama es una estructura física que comprende dos superficies planas. Una trama puede ser una película, siempre que no contenga fibras. Una trama que comprende una o más fibras puede ser una estructura fibrosa. Para formar una trama se pueden asociar una o más fibras de hidroxipolímero de la presente invención. Por lo general, para asociar las fibras en una trama se recolectan numerosas fibras, por ejemplo, en un alambre o banda de formación o en un miembro tridimensional de moldeo. En un ejemplo de la presente invención, una trama o estructura fibrosa de la presente invención exhibe una tensión inicial total en húmedo mayor que aproximadamente 3.94 g/cm (10 g/2.54 cm). Como se utiliza aquí, "polímero de hidroxilo" se refiere a un polímero que contiene más de 10%, o más de 20%, o más de 25% de grupos hidroxilo en peso. Como se utiliza en la presente, "composición que contiene polímero de hidroxilo" significa una composición que comprende un polímero de hidroxilo (sustituido o no sustituido).

Como se utilizan en la presente, "hidroxipolímero no sustituido", "forma no sustituida de un hidroxipolímero", "forma no sustituida de un hidroxipolímero sustituido" se refieren a un hidroxipolímero en el cual todas sus entidades hidroxilo originales están intactas. Dicho de otra manera, no existen entidades hidroxilo derivatizadas en el polímero de hidroxilo. Por ejemplo, un hidroxietil almidón no es un hidroxipolímero no sustituido. La simple remoción del hidrógeno del oxígeno en las entidades hidroxilo no crea un polímero de hidroxílo sustituido. Como se utilizan en la presente, "hidroxipolímero sustituido", "forma sustituida de un hidroxipolímero", "forma sustituida de un hidroxipolímero no sustituido" se refieren a un hidroxipolímero que comprende por lo menos un derivado de una entidad hidroxilo original. Dicho de otra manera, por lo menos un oxígeno originalmente presente en la entidad hidroxilo está unido en forma covalente a una entidad distinta del hidrógeno. Como se utiliza en la presente, "agente de asociación" se refiere a un agente capaz de ¡nteractuar con un hidroxipolímero para influir en las propiedades de la composición que contiene hidroxipolímero, en especial las propiedades de centrifugado (reológicas) de la composición que contiene hidroxipolímero, sin unirse en forma covalente al hidroxipolímero. Como se utiliza en la presente, "de origen artificial" con respecto a "fibra de origen artificial" significa que la fibra no se encuentra en la naturaleza en esa forma. Dicho de otro modo, para obtener la fibra de origen artificial debe realizarse algún procesamiento químico de materiales. Por ejemplo, una fibra de pulpa de madera es una fibra de origen natural; sin embargo, si la fibra de pulpa de madera se procesa químicamente, por ejemplo, mediante un proceso de fibras tipo Lyocell, se forma una solución de celulosa. Luego, la solución de celulosa puede hilarse para formar una fibra. En consecuencia, podría considerarse que esta fibra hilada es una fibra de origen artificial ya que no puede obtenerse naturalmente en su estado actual. Como se utiliza en la presente, "de origen natural" significa que una fibra o un material se encuentra en la naturaleza en su estado actual. Un ejemplo de una fibra de origen natural es una fibra de pulpa de madera. La "resistencia aparente a la tensión en húmedo máxima" o simplemente "resistencia a la tensión en húmedo" es una condición propia de una estructura polimérica, tal como una fibra, en el punto de su tensión máxima, es decir, la tensión pico, como resultado de la tensión impuesta por fuerzas externas y, más específicamente por las fuerzas de elongación, tal como se describe más adelante en el método de prueba de resistencia aparente máxima a la tensión en húmedo. La resistencia es "aparente" porque un cambio, de haberlo, en el grosor promedio de las estructuras poliméricas, tal como el diámetro promedio de la fibra, resultante de la elongación de la estructura polimérica, no se toma en consideración con el propósito de determinar la resistencia aparente a la tensión en húmedo máxima de una estructura polimérica. La resistencia aparente a la tensión en húmedo máxima de las estructuras poliméricas es proporcional a su resistencia a la tensión en húmedo, y en la presente se utiliza para calcular cuantitativamente el valor de esta última. "Peso molecular promedio en peso", como se utiliza en la presente, significa el peso molecular promedio en peso como se determina utilizando la cromatografía de permeación en gel según el protocolo encontrado en "Colloids y Surfaces A. (Coloides y superficies A.) Physico Chemical & Engineering Aspects, Vol. 162, 2000, págs. 107-121. Como se utiliza en la presente, "polímero" generalmente incluye, pero no se limita a, homopolímeros, copolímeros, tales como por ejemplo, copolímeros, terpolímeros, etc., de bloque, injertados, aleatorios o alternados, así como mezclas o modificaciones de éstos. Además, a menos que se establezca de cualquier otra forma, el término "polímero" incluye todas las configuraciones geométricas posibles del material. Las configuraciones incluyen, pero no se limitan a, simetrías isotácticas, atácticas, sindiotácticas y aleatorias. Como se utiliza en la presente, "temperatura del proceso de hilatura" significa la temperatura en la cual las estructuras poliméricas que contienen hidroxipolímero en la forma de fibras se atenúan en la superficie externa de la tobera de hilatura a medida que se forman las estructuras poliméricas que contienen hidroxipolímero.

Fibras Las fibras de hidroxipolímero de la presente invención pueden ser una estructura polimérica. En otras palabras, la fibra puede estar formada por uno o más polímeros. Las fibras de hidroxipolímero de la presente invención pueden ser continuas o prácticamente continuas. En un ejemplo, una fibra es continua si presenta una longitud mayor que aproximadamente 2.54 cm o mayor que 5.08 cm. Las fibras de hidroxipolímero de la presente invención se pueden producir mediante la reticulación de dos o más hidroxipolímeros entre sí. Los ejemplos no limitantes de un sistema de reticulación adecuado para lograr la reticulación del polímero de hidroxilo comprenden un agente de reticulación y opcionalmente un facilitador de la reticulación, en donde el polímero de hidroxilo se retícula mediante el agente de reticulación. La publicación de solicitud de patente de los EE.UU. núm. 2004/0249066 describe un ejemplo de un sistema de reticulación para utilizar en la presente invención. En un ejemplo, la fibra de hidroxipolímero de la presente invención, en su totalidad, no presenta temperatura de fusión. En otras palabras, se degrada antes de fundirse. En las tramas de la presente ¡nvención se pueden incluir otras fibras además de las fibras de hidroxipolímero de la presente. Por ejemplo, además de las fibras de hidroxipolímero, las tramas pueden incluir fibras de pulpa, tales como fibras de celulosa u otras fibras poliméricas. En un ejemplo de la presente invención, una fibra de hidroxipolímero de la invención presenta una resistencia aparente máxima a la tensión en húmedo mayor que 0.2 Mpa, o mayor que 0.5 Mpa, o mayor que 1 Mpa o En otro ejemplo de la presente invención, una fibra de hidroxipolímero de la invención comprende por lo menos aproximadamente 50%, por lo menos aproximadamente 60%, o por lo menos aproximadamente 70% hasta aproximadamente 100%, hasta aproximadamente 95%, o hasta aproximadamente 90% en peso de la fibra de un hidroxipolímero. En otro ejemplo de la presente invención, una fibra de hidroxipolímero de la ¡nvención presenta un pH menor que aproximadamente 7, menor que aproximadamente 6, menor que aproximadamente 5, menor que aproximadamente 4.5, o menor que aproximadamente 4. En otro ejemplo de la presente ¡nvención, una fibra de hidroxipolímero de la ¡nvención comprende un agente de asociación. El agente de asociación puede estar separado y ser distinto del hidroxipolímero. Dicho de otra manera, el agente de asociación puede no estar unido en forma covalente a un átomo de oxígeno de una entidad hidroxilo del hidroxipolímero.

Polímeros de hidroxilo Los hidroxipolímeros de conformidad con la presente invención incluyen cualquier polímero que contiene hidroxilo no sustituido, por ejemplo, hidroxipolímero de almidón de granos de maíz nativo, hidroxipolímero de almidón de granos de maíz aclarados con ácido, polímero que contiene hidroxilo sustituido, por ejemplo, hidroxipolímero de hidroxietil almidón. En un ejemplo, el polímero de hidroxilo de la presente invención incluye más de 10%, o más de 20%, o más de 25% de entidades de hidroxilo en peso. Los ejemplos no limitantes de hidroxi polímeros de conformidad con la presente invención incluyen polioles, tales como el alcohol polivinílico, derivados de alcohol polivinílico, copolímeros de alcohol polivinílico, almidón, derivados de almidón, copolímeros de almidón, quitosana, derivados de quitosana, copolímeros de quitosana, celulosa, derivados de celulosa, tales como éster de celulosa y derivados de éster, copolímeros de celulosa, gomas, arabinanos, galactanas, proteínas y otros polisacáridos y mezclas de éstos. Las clases de hidroxi polímeros se definen en base a la cadena principal del hidroxi polímero. Por ejemplo el alcohol polivinílico y los derivados de alcohol polivinílico y copolímeros de alcohol polivinílico pertenecen a la clase de hidroxi polímeros de alcohol polivinílico mientras que los almidones y derivados de almidón pertenecen a la clase de hidroxi polímeros de almidón. Los hidroxipolímeros de la presente invención pueden tener un peso molecular promedio ponderado mayor que aproximadamente 10,000 g/mol, mayor que aproximadamente 40,000 g/mol, de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 80,000,000 g/mol, de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 40,000,000 g/mol, o de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 10,000,000 g/mol. Se pueden usar hidroxipolímeros con un peso molecular superior e inferior combinados con hidroxipolímeros que tienen un peso molecular promedio ponderado dentro de los intervalos especificados anteriormente. Las modificaciones conocidas de los hidroxipolímeros, tales como polisacáridos, por ejemplo, almidones naturales, incluyen modificaciones químicas y modificaciones enzimáticas. Por ejemplo, un almidón natural puede ser diluido con ácido, hidroxietilado, hidroxipropilado u oxidado. Además, el hidroxipolímero puede comprender hidroxipolímero de almidón de granos de maíz nativo. En un ejemplo, el hidroxipolímero de la presente invención comprende un hidroxipolímero de almidón. El hidroxipolímero de almidón puede ser un hidroxipolímero de almidón aclarado con ácido o un hidroxipolímero de almidón cocido en álcalis. El hidroxipolímero de almidón puede derivarse de maíz, papa, trigo, tapioca y lo similar. La relación de peso de la amilosa a la amílopectina en el hidroxipolímero de almidón puede ser de aproximadamente 10:90 a aproximadamente 99:1 , respectivamente. En un ejemplo, el hidroxipolímero de almidón comprende por lo menos aproximadamente 10%, o por lo menos aproximadamente 20% a aproximadamente 99%, o a aproximadamente 90% en peso de amilosa. Como se utiliza aquí, "polisacárido" se refiere a los polisacáridos naturales y derivados de polisacáridos o polisacáridos modificados. Algunos ejemplos adecuados de polisacáridos incluyen, pero no se limitan a, almidones, derivados de almidón, quitosana, derivados de quitosana, derivados de celulosa, gomas, arabinanos, galactanas y mezclas de éstos. Los ejemplos no limitantes de alcoholes polivinílicos adecuados para utilizarse como los hidroxipolímeros (solos o combinados) de la presente invención pueden caracterizarse por la siguiente fórmula general: Estructura I cada R se selecciona del grupo que comprende alquilo de C C4; acilo de C C4; y x / x + y + z = 0.5-1.0. En un ejemplo, el alcohol polivinílico no tiene unidades "y" o "z". Los alcoholes polivinílicos de la presente pueden ser injertados con otros monómeros para modificar sus propiedades. Una amplia variedad de monómeros ha sido injertada exitosamente en alcoholes polivinílicos. Los ejemplos no limitantes de esos monómeros incluyen acetato de vinilo, estireno, acrilamida, ácido acrílico, 2-hidroxietilmetacrilato, acrilonitrilo, 1 ,3-butadieno, metilmetacrilato, ácido metacrílico, cloruro de vinilideno, cloruro de vinilo, vinilamina y diversos esteres de acrilato. Agentes de asociación Las composiciones que contienen hidroxipolímero de la presente invención pueden contener un agente de asociación. El agente de asociación se puede asociar con el hidroxipolímero, en particular con las entidades hidroxilo de éste, por lo general mediante un enlace no covalente. En un ejemplo, el agente de asociación es un agente catiónico. El agente catiónico se puede seleccionar del grupo que comprende compuestos de amonio cuaternario, alquilaminas cuaternarias, aril aminas cuaternarias, imidazolinio cuaternizado, alquilaminas cuaternarias polietoxiladas y mezclas de éstos. Los ejemplos no limitantes de agentes de asociación adecuados incluyen compuestos de amonio cuaternario, óxidos de amina y aminas. Los ejemplos no limitantes de compuestos de amonio cuaternario incluyen cloruro de dodeciltrimetilamonio, cloruro de esteariltrimetilamonio, cloruro de estearildimetilbencilamonio, cloruro de didodecildimetilamonio, cloruro de tetraetilamonio y cloruro de amonio cuaternario polietoxilado, tal como Ethoquad C/12 de Akzo Nobel Chemicals Inc. Un compuesto de amonio cuaternario adecuado se encuentra comercialmente disponible de Akzo Nobel Chemicals Inc. con el nombre comercial de Arquad 12-50. Los ejemplos no limitantes de óxidos de amina incluyen cetil dimetil óxido de amina, óxido de laurildimetilamina, óxido de cocamidopropilamina. Un óxido de amina adecuado se encuentra comercialmente disponible de Stepan Company con el nombre comercial de Ammonyl CO. Los ejemplos no limitantes de aminas, tales como las alquilaminas, incluyen dodecilamina etoxilada, estearilamina etoxilada y oleilamina etoxilada. Una amina adecuada se encuentra comercialmente disponible de Akzo Nobel Chemicals Inc. con el nombre comercial de Ethomeen C/12. El agente de asociación puede estar presente en la estructura polimérica, tal como la fibra, en un nivel que varía desde más de 0% hasta menos de aproximadamente 100%. En un ejemplo, el agente de asociación está presente en la estructura polimérica en un nivel que varía desde más de 0%, o por lo menos aproximadamente 0.001 %, por lo menos aproximadamente 0.01%, por lo menos aproximadamente 0.1%, o por lo menos aproximadamente 1 % hasta aproximadamente 50%, o hasta aproximadamente 40%, o hasta aproximadamente 30%, o hasta aproximadamente 15%, o hasta aproximadamente 10%, o hasta aproximadamente 5%, o hasta aproximadamente 3%.

Composición que contiene polímeros de hidroxilo La composición que contiene hidroxipolímero de la presente invención puede comprender un hidroxipolímero no sustituido o un hidroxipolímero sustituido. La composición que contiene hidroxipolímero puede ser una combinación o mezcla de polímeros, tal como dos o más hidroxipolímeros diferentes, por ejemplo, un hidroxipolímero no sustituido (es decir, hidroxipolímero de almidón de granos de maíz nativo) y un hidroxipolímero sustituido (es decir, un hidroxipolímero de hidroxietil almidón). En otro ejemplo, la composición que contiene hidroxipolímero puede comprender dos o más clases diferentes de hidroxipolímeros, tales como un hidroxipolímero de almidón y un hidroxipolímero de alcohol polivinílico. En la composición que contiene hidroxipolímero o en la estructura fibrosa elaborada de ahí pueden incluirse también ingredientes opcionales, por ejemplo, cargas inorgánicas y orgánicas, fibras o agentes espumantes. La composición que contiene polímeros de hidroxilo puede estar previamente formada. En un ejemplo, el polímero de hidroxilo puede solubilizarse por el contacto con un líquido tal como agua para formar esa composición. Se puede considerar tal líquido para los propósitos de la presente invención para desempeñar la función de un plastificante externo. De manera alternativa, puede utilizarse cualquier otro proceso adecuado conocido por las personas de habilidad en la industria para producir la composición que contiene polímeros de hidroxilo de modo que las propiedades de ésta permitan su procesamiento en una estructura polimérica de conformidad con la presente invención. La composición que contiene hidroxipolímero puede tener o estar expuesta a una temperatura que varía de aproximadamente 23 °C a aproximadamente 140 °C, o de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 130 °C, o de aproximadamente 65 °C a aproximadamente 100 °C, o de aproximadamente 65 °C a aproximadamente 95 °C, o de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 90 °C cuando se elaboran estructuras poliméricas con la composición que contiene hidroxipolímero. La composición que contiene polímero de hidroxilo no sustituido puede tener o estar expuesta a una temperatura que es generalmente mayor cuando se elaboran estructuras poliméricas de película o espuma, como se describe a continuación. El pH de la composición que contiene hidroxipolímero puede ser de aproximadamente 2.5 a aproximadamente 1 1 , o de aproximadamente 2.5 a aproximadamente 10, o de aproximadamente 3 a aproximadamente 9.5, o de aproximadamente 3 a aproximadamente 8.5, o de aproximadamente 3.2 a aproximadamente 8, o de aproximadamente 3.2 a aproximadamente 7.5. En otro ejemplo, una composición que contiene polímeros de hidroxilo de la presente invención puede comprender al menos aproximadamente 5%, o al menos aproximadamente 15%, o de al menos aproximadamente 20%, o 30%, o 40%, o 45%, o 50% a aproximadamente 75%, o 80%, o 85%, o 90%, o 95%, o 99.5% de un polímero de hidroxilo, en peso de la composición que contiene polímeros de hidroxilo. El peso molecular promedio ponderado aproximado del polímero de hidroxilo puede ser mayor que 10.000 g/mol antes de la reticulación. Puede estar presente un sistema de reticulación en la composición que contiene polímero de hidroxilo o se puede agregar a dicha composición que contiene polímero de hidroxilo antes del procesamiento del polímero de tal composición que contiene polímero de hidroxilo. La composición que contiene polímero de hidroxilo puede comprender a) por lo menos aproximadamente 5%, o por lo menos aproximadamente 15%, o de por lo menos aproximadamente 20%, o 30%, o 40%, o 45%, o 50% a aproximadamente 75%, u 80%, u 85% en peso de la composición que contiene polímero de hidroxilo de un polímero de hidroxilo; b) un sistema de reticulación que comprende de aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 10% de un agente de reticulación en peso de la composición que contiene polímero de hidroxilo, y c) de aproximadamente 10%, o 15%, o 20% a aproximadamente 50%, o 55%, o 60%, o 70% de un plastificante externo en peso de la composición que contiene polímero de hidroxilo, por ejemplo, agua. Además del agente de reticulación, el sistema de reticulación de la presente invención también puede comprender un facilitador de reticulación. Como se utiliza aquí, "facilitador de reticulación" se refiere a cualquier material capaz de activar un agente de reticulación transformando así al agente de reticulación desde su estado inactivo a su estado activo. Al reticular el polímero de hidroxilo, el agente de reticulación se convierte en una parte integral de la estructura polimérica por la reticulación del polímero de hidroxilo como se muestra en la siguiente representación esquemática: Polímero de hidroxilo - agente de reticulación - polímero de hidroxilo El facilitador de reticulación puede incluir derivados del material que pudieran estar presentes después de la transformación/activación del agente de reticulación. Por ejemplo, una sal facilitadora de reticulación modificada químicamente a su forma acida y viceversa. Los ejemplos no limitantes de facilitadores de reticulación adecuados incluyen los ácidos con un pKa de 2 a 6 o las sales de éstos. Los auxiliares de reticulación pueden ser ácidos de Bronsted o sales de éstos, de preferencia sales de amonio de los mismos. Además, las sales metálicas como sales de magnesio y zinc pueden utilizarse como auxiliares de reticulación, individualmente o combinadas con ácidos de Bronsted o las sales de éstos. Entre los ejemplos no limitantes de facilitadores de reticulación adecuados se incluyen el ácido acético, ácido benzoico, ácido cítrico, ácido fórmico, ácido glicólico, ácido láctico, ácido maleico, ácido ftálico, ácido fosfórico, ácido succínico, así como las mezclas de éstos o sus sales, preferentemente, las sales de amonio, tales como el glicolato de amonio, citrato de amonio, sulfato de amonio, y cloruro de amonio.

A. Síntesis de la composición aue contiene polímero de hidroxilo La composición que contiene polímero de hidroxilo de la presente invención se puede preparar utilizando un extrusor de tornillo, tal como un extrusor de doble tornillo con cilindro ranurado. En la Figura 1 A se ilustra esquemáticamente un barril 10 de un extrusor de doble tornillo APV Baker (Peterborough, Inglaterra). El barril 10 está separado en ocho zonas identificadas como zonas 1 -8. El barril 10 contiene el tornillo de extrusión y los elementos de mezclado ilustrados esquemáticamente en la Figura 1 B, y actúa como un recipiente de contención durante el proceso de extrusión. En la zona 1 hay un puerto de alimentación de sólidos 12 y también un puerto de alimentación de líquidos 14. En la zona 7 se incluye un conducto de ventilación 16 para enfriar y reducir el contenido de líquido, por ejemplo agua, de la mezcla antes de salir del extrusor. Puede utilizarse una embutidora de conductos de ventilación opcional, distribuida en el mercado por APV Baker, para evitar que la composición que contiene polímero de hidroxilo salga a través de la ranura 16. El flujo de la composición a través del barril 10 pasa desde la zona 1 para salir del barril 10 en la zona 8. En la Figura 1 B se ilustra esquemáticamente una configuración de tornillo y elemento de mezclado para el extrusor de doble tornillo. Este extrusor contiene una pluralidad de husillos dobles (TLS, por sus siglas en inglés) (identificados como A y B) y husillos simples (SLS, por sus siglas en inglés) (identificados como C y D) instalados en serie. Los elementos de tornillo (A - D) se caracterizan por la cantidad de husillos continuos y el paso de éstos. Un husillo es un aspa (a un ángulo de hélice determinado) que envuelve el núcleo del tornillo. La cantidad de husillos indica la cantidad de aspas que envuelven el núcleo en un punto determinado de la longitud del tornillo. Al aumentar la cantidad de husillos se reduce la capacidad volumétrica del tornillo y se incrementa la capacidad de generación de presión del tornillo. El paso del tornillo es la distancia necesaria para que un aspa complete una revolución del núcleo. Se expresa como la cantidad de diámetros de un tornillo por una revolución completa de un aspa. Al disminuir el paso del tornillo se incrementa la presión generada por éste y se reduce su capacidad volumétrica. La longitud de un tornillo se informa como la relación de longitud del elemento dividido entre el diámetro del mismo. En este ejemplo se utilizan TLS y SLS. El tornillo A es un TLS con un paso de 1.0 y una relación de longitud de 1.5. El tornillo B es un TLS con un paso de 1.0 y una relación IJD de 1.0. El tornillo C es un SLS con un paso de VA y una relación de longitud de 1.0. El tornillo D es un SLS con un paso de VA y una relación de longitud de Vz. Las paletas de orejeta doble E, que sirven como elementos de mezclado, también se incluyen en serie con los elementos de tornillo SLS y TLS para mejorar el mezclado. Para controlar el flujo y el tiempo correspondiente de mezclado se utilizan diversas configuraciones de paletas de orejeta doble y elementos de inversión F, husillos simples y dobles roscados en la dirección opuesta. En la zona 1 , el polímero de hidroxilo se alimenta en el puerto de alimentación de sólidos a una velocidad de 230 gramos/minuto utilizando un alimentador dosificador por pérdida de peso K-Tron (Pitman, NJ). Este hidroxipolímero se combina dentro del extrusor (zona 1 ) con agua, un plastificante externo, añadido en el líquido alimentado a una velocidad de 2.43 g/s (146 gramos/minuto) mediante una bomba de diafragma Milton Roy (Ivyland, PA) (cabezal de bomba de 0.002 l/s) para formar una lechada de hidroxipolímero/agua. Esta lechada luego se transporta por el barril del extrusor y se cocina, en la presencia de un agente alcalino, tal como hidróxido de amonio o hidróxido de sodio. La cocción hace que un hidrógeno de por lo menos una entidad hidroxilo del hidroxipolímero se disocie de la entidad hidroxilo y, por lo tanto, genere una carga negativa en el átomo de oxígeno de la entidad hidroxilo anterior. En este punto, este átomo de oxígeno queda abierto para su asociación mediante un agente de asociación, tal como un compuesto de amonio cuaternario, por ejemplo, una amina cuaternaria. En consecuencia, un agente de asociación se añade a la lechada de hidroxipolímero/agua y, de ese modo, se crea un hidroxipolímero asociado. El Cuadro 1 describe la temperatura, presión y la función correspondiente de cada zona del extrusor.

Cuadro I Después que la lechada sale del extrusor, una parte de la lechada de hidroxipolímero/agua asociada se puede descargar y otra parte (100 g) se puede alimentar a un equipo Zenith®, tipo PEP II (Sanford NC) desde donde se bombea hacia un mezclador estático estilo SMX (Koch-Glitsch, Woodridge, Illinois). El mezclador estático se utiliza para combinar aditivos adicionales, tales como agentes de reticulación, facilitadores de reticulación, plastificantes externos, tales como agua, con la lechada de hidroxipolímero/agua asociada para formar una composición asociada que contiene hidroxipolímero. Los aditivos se bombean al mezclador estático por medio de bombas PREP 100 HPLC (Chrom Tech, Apple Valley MN). Estas bombas proporcionan una capacidad de adición de bajo volumen y alta presión. El procesamiento de polímeros ya puede aplicarse a la composición asociada que contiene hidroxipolímero de la presente invención para obtener una estructura polimérica del hidroxipolímero.

B. Procesamiento de polímeros Como se utiliza aquí, "procesamiento de polímeros" se refiere a cualquier operación o proceso por el cual se forma una estructura polimérica que comprende un polímero de hidroxilo a partir de una composición que contiene un polímero de hidroxilo. Los ejemplos no limitantes de operaciones de procesamiento de polímeros incluyen extrusión, moldeo e hilado de fibra. La extrusión y el moldeo (por colado o soplado) típicamente producen películas, lienzos y extrusiones de diversos perfiles. El moldeo puede incluir moldeo por inyección, por soplado y por compresión. El hilado de fibra puede incluir unión por hilado, fusión por soplado, formación de filamento continuo, hilado giratorio o formación de fibra de estopa.

C. Estructura Polimérica La composición que contiene polímero de hidroxilo se puede someter a una o más operaciones de proceso de polímeros, de manera tal que la composición que contiene polímero de hidroxilo se procesa para lograr una estructura polimérica que comprende el polímero de hidroxilo y opcionalmente un sistema de reticulación, de conformidad con la presente invención. El sistema de reticulación por medio del agente correspondiente retícula los polímeros de hidroxilo juntos para producir la estructura polimérica de la presente invención con un paso de curado o sin él. Dicho de otro modo, el sistema de reticulación de conformidad con la presente invención retícula de manera aceptable, tal como lo determina el Método de prueba de tensión inicial total en húmedo aquí descrito, los polímeros de hidroxilo de una composición que contiene polímero de hidroxilo procesada mediante el agente de reticulación para formar una estructura polimérica integral. El agente de reticulación es un "bloque de construcción" de la estructura polimérica. Una estructura polimérica de conformidad con la presente invención no puede formarse sin el agente de reticulación. Las estructuras poliméricas de la presente invención no incluyen recubrimientos u otros tratamientos superficiales que se aplican en forma preexistente como un recubrimiento sobre una fibra, película o espuma. En un ejemplo, la estructura polimérica producida por una operación de procesamiento de polímeros puede curarse a una temperatura de curado de aproximadamente 1 10 °C a aproximadamente 315 °C, o de aproximadamente 1 10 °C a aproximadamente 250 °C, o de aproximadamente 110 °C a aproximadamente 200 °C, o de aproximadamente 120 °C a aproximadamente 195 °C, o de aproximadamente 130 °C a aproximadamente 185 °C por un periodo de tiempo de aproximadamente 0.01 , ó 1 , ó 5, ó 15 segundos hasta aproximadamente 60 minutos, de aproximadamente 20 segundos a aproximadamente 45 minutos, o de aproximadamente 30 segundos hasta aproximadamente 30 minutos. Los métodos alternativos de curado pueden incluir métodos de radiación, tal como UV (ultravioleta), haz electrónico, IR (infrarrojo) y otros métodos de elevación de temperatura. Además, la estructura polimérica también puede curarse a temperatura ambiente durante días, después o en lugar del curado a una temperatura mayor a la temperatura ambiente. La estructura polimérica puede presentar una tensión inicial total en húmedo medida por el método de prueba de la tensión inicial total en húmedo descrito en la presente que varía de por menos aproximadamente 1.18 g/cm, o por lo menos aproximadamente 1.97 g/cm, o por lo menos aproximadamente 5.91 g/cm, o por lo menos aproximadamente 9.84 g/cm hasta aproximadamente 51.18 g/cm o aproximadamente 43.31 g/cm, o a aproximadamente 35.43 g/cm, o a aproximadamente 25.53 g/cm, o a aproximadamente 23.62 g cm, o a aproximadamente 21.65 g/cm, o a aproximadamente 19.69 g/cm. En un ejemplo una estructura polimérica de la presente invención puede comprender de por lo menos aproximadamente 20%, o 30% o 40% o 45% o 50% a aproximadamente 75% u 80% u 85% o 90% o 95% o 99.5% en peso de la estructura polimérica de un polímero de hidroxilo.

Síntesis de la estructura polimérica A continuación se incluyen ejemplos no limitantes de procesos para preparar estructuras poliméricas de conformidad con la presente invención. i) Formación de fibras Una composición que contiene polímero de hidroxilo se prepara de conformidad con la síntesis de una composición que contiene polímero de hidroxilo descrito anteriormente. Como se ilustra en la Figura 2, la composición que contiene polímero de hidroxilo se puede procesar para lograr una estructura polimérica. La composición que contiene polímero de hidroxilo presente en un extrusor 102 se bombea a una tobera 104 por medio de una bomba 103, por ejemplo, una bomba Zenith®, tipo PEP II, con una capacidad de 0.6 centímetros cúbicos por revolución (cc/rev), fabricada por Parker Hannifin Corporation, división Zenith Pumps, de Sanford, NC, EE.UU. El polímero de hidroxilo, tal como almidón, que fluye a la tobera 104 se controla ajustando la cantidad de revoluciones por minuto (rpm) de la bomba 103. Los tubos que conectan el extrusor 102, la bomba 103, la tobera 104 y opcionalmente un mezclador 116 se calientan eléctricamente y controlan en forma termostática a 65 °C. La tobera 104 tiene varias hileras de boquillas circulares de extrusión 200 separadas entre sí a un paso P (Figura 3) de aproximadamente 1.524 milímetros. Las boquillas 200 tienen un diámetro interior D2 individual de aproximadamente 0.305 milímetros y un diámetro exterior (D1) individual de aproximadamente 0.813 milímetros. Cada tobera individual 200 está rodeada de un orificio anular y acampanado en forma divergente 250 formado en una placa 260 (Figuras 3 y 4) con un grosor de aproximadamente 1.9 milímetros. Un patrón de una pluralidad de orificios 250 acampanados de manera divergente en una placa 260 corresponden a un patrón de boquillas de extrusión 200. Los orificios 250 tienen un diámetro D4 más grande (Figuras 3 y 4), de aproximadamente 1.372 milímetros y un diámetro D3 más pequeño, de 1.17 milímetros para el aire de atenuación. La placa 260 se fijó de modo que las fibras embrionarias 110 extrudidas a través de las boquillas 200 estén rodeadas y atenuadas por corrientes de aire húmedo generalmente cilindricas suministradas a través de los orificios 250. Las boquillas pueden extenderse a una distancia de aproximadamente 1.5 mm a aproximadamente 4 mm, de preferencia de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 3 mm, más allá de una superficie 261 de la placa 260 (Figura 3). Como se muestra en la Figura 5, una pluralidad de orificios limitados por el aire 300 se forma al conectar las boquillas de dos hileras exteriores en cada lado de la pluralidad de boquillas, vistas en plano, de modo que cada orificio de la capa periférica comprenda una abertura anular 250 descrita anteriormente. Además, cada una de las otras hileras y columnas de las boquillas capilares restantes están bloqueadas, lo que incrementa el espacio de separación entre las boquillas capilares activas. Como se muestra en la Figura 2, el aire de atenuación puede suministrarse al calentar aire comprimido desde una fuente 106 por medio de un calentador de resistencia eléctrica 108, por ejemplo, un calentador fabricado por Chromalox, División de Emerson Electric, de Pittsburgh, PA, EE.UU. Se agrega una cantidad adecuada de vapor 105 a una presión absoluta de aproximadamente 240 a aproximadamente 420 kilopascales (kPa) controlada por una válvula de globo (no se muestra) para saturar o prácticamente saturar el aire caliente a las condiciones del tubo de suministro 115 calentado eléctricamente y controlado de manera termostática. El condensado se elimina en un separador 107 calentado eléctricamente y controlado de manera termostática. La presión absoluta del aire de atenuación es de aproximadamente 130 kPa a aproximadamente 310 kPa medida en el tubo 115. El contenido de humedad de las fibras de estructura polimérica 1 10 extrudidas es de aproximadamente 20%, o 25% a aproximadamente 50%, o 55% en peso. Estas fibras 110 se secan por medio de una corriente de aire seco 109 con una temperatura de aproximadamente 149 °C a aproximadamente 315 °C utilizando un calentador de resistencia eléctrica (no se muestra). El aire pasa a través de boquillas de secado 112 y se descarga en un ángulo generalmente perpendicular respecto de la orientación general de las fibras embrionarias que se están extruyendo. El contenido de humedad de las fibras de estructura polimérica se reduce de aproximadamente 45% a aproximadamente 15% (es decir, de una consistencia de aproximadamente 55% a aproximadamente 85%), y las fibras se recolectan en un dispositivo de recolección 11 1 , tal como por ejemplo, una banda porosa móvil. Los parámetros del proceso son los siguientes.

Muestra Unidades: Régimen de flujo del aire de atenuación g/min 2500 Temperatura del aire de atenuación °C 93 Régimen de flujo de la corriente de atenuación g/min 500 Presión manométrica de atenuación kPa 213 Presión manométrica de atenuación en el tubo de suministro kPa 26 Temperatura de salida de la atenuación °C 71 Velocidad de la bomba de la solución Revoluciones/m 35 Flujo de la solución g/m/orificio 0.18 Régimen de flujo del aire de secado g/m 10200 Tipo de conducto de aire Ranuras Dimensión del conducto de aire MM 356 x 127 Velocidad a través del tubo estático Pitot m/s 34 Temperatura del aire de secado en el calentador °C 260 Posición del conducto seco desde el tubo MM 80 Ángulo del conducto de secado relativo a las fibras grados 0 ii) Formación de espuma La composición que contiene el polímero de hidroxilo para la formación de espuma se prepara de manera similar a la utilizada para la formación de fibras, pero el contenido de agua es menor, por lo general, de aproximadamente 10% - 21% del peso del polímero de hidroxilo. Con menos agua para plastificar el polímero de hidroxilo, pueden requerirse temperaturas superiores en las zonas 5-8 del extrusor (Figura 1A), en general de 150 - 250 °C. Asimismo, con menos agua disponible, puede ser necesario añadir el sistema de reticulación junto con el agua, en especial el agente de reticulación, en la zona 1. Para evitar la reticulación prematura en el extrusor, el pH de la composición que contiene hidroxipolímero debería ser de 7 a 8 y este valor puede obtenerse usando un facilitador de reticulación, por ejemplo, sal de amonio. En el lugar por donde sale el material extrudido se coloca una tobera, que generalmente se mantiene a una temperatura de 160 - 210 °C. En esta aplicación resulta preferido usar los almidones modificados con alto contenido de amilosa (por ejemplo con más de 50%, 75% o 90% de amilosa en peso del almidón) granulados hasta un tamaño de partícula de 400 - 1500 micrómetros. También puede ser conveniente agregar una cantidad de aproximadamente 1 % a 8% de un agente nucleante como microtalco o una sal de metal alcalino o de metal alcalinotérreo, tal como sulfato de sodio o cloruro de sodio en peso del almidón. La espuma puede tener diversas formas. iii) Formación de películas La composición que contiene polímero de hidroxilo para la formación de película se prepara de manera similar a la utilizada para la formación de espuma, pero el contenido del agua agregada es menor, por lo general de 3% a 15% del peso del polímero de hidroxilo, y se incluye de 10% a 30% de un plastificante externo de poliol, tal como glicerol, en peso del polímero de hidroxilo. Al igual que en la formación de espuma, las zonas 5-7 (Figura 1A) se mantienen a 160 °C - 210 °C; sin embargo, la temperatura de la tobera ranurada es menor, de 60 °C a 120 °C. Al igual que con la formación de espuma, el sistema de reticulación, en especial el agente de reticulación, se puede agregar junto con el agua en la zona 1 , y el pH de la composición que contiene polímero de hídroxilo debe ser de entre 7 - 8, lo que se obtiene por medio de un facilitador de reticulación, por ejemplo, sal de amonio. Las películas de la presente ¡nvención se pueden utilizar para cualquier producto adecuado conocido en la industria. Por ejemplo las películas se puede utilizar en materiales de envasado.

Proceso para elaborar estructuras poliméricas Las estructuras poliméricas de la presente invención se pueden realizar mediante cualquier proceso adecuado con el que aquellos con conocimiento en la industria estén familiarizados. Un ejemplo no limitante de un proceso adecuado para elaborar una estructura polimérica de conformidad con la presente invención comprende el paso de obtener una estructura polimérica que comprende un hidroxipolímero a partir de una composición que contiene hidroxipolímero que comprende una forma sustituida del hidroxipolímero. En otro ejemplo de la presente invención se proporciona un proceso para elaborar una estructura polimérica que comprende un hidroxipolímero, en donde el proceso comprende el paso de procesar los polímeros de una composición que contiene hidroxipolímero y comprende un hidroxipolímero en una estructura polimérica que comprende el hidroxipolímero. En otro ejemplo de la presente invención se provee un proceso para elaborar una estructura polimérica que comprende un hidroxipolímero, en donde el proceso comprende los pasos de: a. Proporcionar una composición que contiene hidroxipolímeros que comprende un hidroxipolímero y un agente de asociación; y b. procesar los polímeros de la composición que contiene hidroxipolímeros y comprende el hidroxipolímero y el agente de asociación en una estructura polimérica. En un ejemplo, un hidroxipolímero, específicamente una o más entidades hidroxilo presentes en el hidroxipolímero se asocian durante un paso de asociación con un agente de asociación por el tiempo suficiente para que se forme una estructura polimérica que comprende el hidroxipolímero y el agente de asociación. Dicho de otro modo y sin estar limitados por la teoría, el agente de asociación impacta temporalmente en las propiedades del hidroxipolímero de tal manera que éste se puede hilar o de cualquier otra manera procesar en una estructura polimérica, tal como una fibra. El paso de asociación puede comprender la exposición del hidroxipolímero a un pH alcalino. Por ejemplo, el paso de asociación puede comprender la exposición del hidroxipolímero a un pH mayor que 7, por lo menos aproximadamente 7.5, por lo menos aproximadamente 8, o por lo menos aproximadamente 8.5. En el paso de asociación se puede usar un agente alcalino para obtener el pH alcalino. Los ejemplos no limitantes de agentes alcalinos adecuados se pueden seleccionar del grupo que comprende hidróxido de sodio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de potasio, hidróxido de amonio y mezclas de éstos. Además, el paso de asociación se puede realizar a una temperatura que varía de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 140 °C, o de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 120 °C, o de aproximadamente 75 °C a aproximadamente 100 °C. El paso de asociación puede comprender la interacción del hidroxipolímero con un agente de asociación para formar un hidroxipolímero asociado. El paso de obtener una fibra a partir del hidroxipolímero asociado puede comprender la exposición del hidroxipolímero asociado a un pH acídico. Por ejemplo, el paso de obtener una fibra a partir del hidroxipolímero asociado puede comprender la exposición del hidroxipolímero asociado a un pH menor que 7, o menor que aproximadamente 6, o menor que aproximadamente 5, o menor que aproximadamente 4.5, o menor que aproximadamente 4. Para que el pH sea acídico se puede usar un agente acídico en el paso de obtención de una fibra. Los ejemplos no limitantes de agentes acidificantes adecuados se pueden seleccionar del grupo que comprende ácido acético, ácido benzoico, ácido cítrico, ácido fórmico, ácido glicólico, ácido láctico, ácido maleico, ácido ftálico, ácido fosfórico, ácido succínico, así como las mezclas de éstos o sus sales, preferentemente, las sales de amonio, tales como el glicolato de amonio, citrato de amonio, sulfato de amonio, cloruro de amonio y mezclas de éstos. Más aún, el paso de obtención de una fibra se puede realizar a una temperatura que varía de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 100 °C, o de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 95 °C. El paso de obtener una estructura polimérica puede comprender el hilado del hidroxipolímero asociado de tal manera que se forme una fibra que comprende un hidroxipolímero y un agente de asociación. El hilado puede ser cualquier operación de hilado adecuada con la que aquéllos con conocimiento en la industria estén familiarizados. El proceso de la presente invención puede comprender además un paso para recolectar una pluralidad de las fibras para forma una trama.

Métodos de prueba Todas las pruebas descritas en la presente incluyendo las que se describen en la sección de definiciones y los siguientes métodos de prueba, se realizan sobre muestras que han sido acondicionadas en un recinto acondicionado a una temperatura de aproximadamente 23 °C ± 2 °C y a una humedad relativa de 50% ± 10% durante 24 horas antes de la prueba. Además, todas las pruebas se realizan en dicho recinto acondicionado. Las muestras y los fieltros de prueba se deben someter a aproximadamente 23 °C ± 2 °C y a una humedad relativa de 50% ± 10% durante 24 horas antes para capturar imágenes.

A. Método de prueba de resistencia aparente a la tensión en húmedo máxima La prueba siguiente se diseñó para medir la resistencia aparente a la tensión en húmedo máxima de una fibra de almidón en los primeros minutos de humectación de la fibra para reflejar las expectativas reales de un consumidor relativas a las propiedades de resistencia del producto final durante el uso, por ejemplo, papel higiénico.

(A) Equipo: • Humidificador ultrasónico Sunbeam®, modelo 696-12 fabricado por Sunbeam Household Products Co. de McMinnville, TN, EE.UU. El humidificador tiene un interruptor de encendido/apagado y funciona a temperatura ambiente. Se anexó una manguera de hule de 69 cm de largo con un diámetro externo de 1.59 cm y un diámetro interno de 0.64 cm en una salida. Cuando funciona de la manera adecuada, el humidificador producirá entre 0.54 y 0.66 gramos de agua vaporizada por minuto. La velocidad de la gotita de agua y el diámetro de la gotita de agua del vapor generado por el humidificador puede medirse por medio de técnicas fotogramétricas. Las imágenes pueden capturarse con una cámara digital japonesa de 3 megapíxeles Nikon®, modelo D1 equipada con un objetivo de 37 mm, un fuelle PB-6 Nikon® y un lente Nikon® de autoenfoque AF Micro Nikkor® de 200 mm 1 :4D. Cuando los pixeles son cuadrados, cada pixel tiene un tamaño aproximado de 3.5 micrómetros. Las imágenes pueden capturarse en modo sombra utilizando un Nano Twin Flash (High-Speed Photo-Systeme, de Wedel, Alemania). Las imágenes pueden procesarse con varios de los paquetes de procesamiento distribuidos en el mercado. El tiempo de permanencia entre los dos destellos de este sistema puede configurarse en 5, 10, y 20 microsegundos. La distancia recorrida por las gotitas de agua entre los destellos se utiliza para calcular la velocidad de la gotita. Se descubrió que las gotitas de agua tienen un diámetro que varía de aproximadamente 12 a aproximadamente 25 micrómetros. La velocidad de las gotitas d agua a una distancia de aproximadamente (25 ± 5) mm de la salida de la manguer flexible se estimó en 27 metros por segundo (m/s) dentro de un intervalo que varía d aproximadamente 15 m/s a aproximadamente 50 m/s. Evidentemente, a medida que e flujo de vapor encuentra el aire del ambiente, la velocidad de las gotitas de agu disminuye y la distancia de la salida de la manguera aumenta por las fuerzas de arrastre. La manguera flexible está ubicada de modo tal que la corriente de vapo envuelve la fibra y al hacerlo, la humedece completamente. Para que la corriente d vapor no dañe ni rompa la fibra, la distancia entre la salida de la manguera flexible y l fibra se ajusta hasta que la corriente de vapor se detiene en la fibra o un poco despué de ella. • Reómetro de estiramiento de filamento (FSR, por sus siglas en inglés con un transductor de fuerza de 1 gramo, modelo 405A, fabricado por Aurora Scientifi Inc., de Aurora, Ontario, Canadá y equipado con un gancho metálico pequeño. Lo parámetros iniciales del instrumento son: Intervalo inicial = 0.1 cm índice de tensión = 0.1 s"1 Tensión límite de Hencky = 4 Puntos de datos por segundo = 25 Tiempo posterior al movimiento = 0 El diseño del FSR es similar al descrito en un artículo titulado "A Filamen Stretching Device For Measurement Of Extensional Viscosity" (Un dispositivo d estiramiento de filamentos para la medición de viscosidad extensional), publicado por J Rheology 37 (6), 1993, páginas 1081-1 102 (Tirtaatmadja and Sridhar) e incorporado e la presente como referencia, pero con las siguientes modificaciones: (a) El FSR está orientado de modo que las dos placas terminales pueda moverse en dirección vertical. (b) el FSR comprende dos accionadores lineales independientes a tornillo de bolas, modelo PAG001 (fabricados por Industrial Device Corp. de Petaluma, CA, EE.UU.) propulsados individualmente por un motor de velocidad gradual (por ejemplo, Zeta® 83-135, fabricado por Parker Hannifin Corp., Compumotor División, Rohnert Park, CA, EE.UU.) Uno de los motores puede estar equipado con un codificador (por ejemplo, modelo E151000C865, fabricado por Dynapar Brand, Danaher Controls de Gurnee, IL, EE.UU.) para rastrear la posición del accionador. Los dos accionadores pueden programarse de modo que se desplacen a lo largo de la misma distancia a velocidades iguales en direcciones opuestas. (c) La distancia máxima entre las placas terminales es de aproximadamente 813 mm. Puede utilizarse un módulo de acondicionamiento de señales de un canal de banda ancha, modelo 5B41 -06, fabricado por Analog Devices Co. de Norwood, MA, EE.UU. para acondicionar la señal del transductor de fuerza, modelo 405A, fabricado por Aurora Scientific Inc., de Aurora, Ontario, Canadá.

Ejemplo de fibras que contienen polímero de hidroxilo y método para determinar su resistencia aparente máxima a la tensión en húmedo Se agregan veinticinco gramos de un polímero de hidroxilo no sustituido, por ejemplo almidón Eclipse G (almidón de maíz dentado diluido con ácido con un peso molecular promedio aproximado de 3.000.000 g/mol, de A. E. Staley Manufacturing Corporation of Decatur, IL, EE.UU.), 10.00 gramos de un polímero de hidroxilo, por ejemplo, 10% de solución de Celvol 310 en agua (Ethenol, homopolímero de Celanese Ltd. Dallas, Texas, EE.UU.) (4% en base al peso del almidón), 1.00 gramo de un agente alcalino, por ejemplo, 25% de solución de hidróxido de sodio (1% en base al peso del almidón), 0.67 g de un agente de sustitución, por ejemplo, Arquad 12-37W (cloruro de dodecil trimetil amonio de Akzo Nobel Chemicals Inc. de Chicago, Illinois, EE.UU.) (1% en base al peso del almidón) y 50 gramos de agua en un vaso de 200 ml. Se coloca el vaso en un baño de agua hirviendo durante aproximadamente una hora mientras se agita la mezcla de almidón en forma manual para desestructurar el almidón y evaporar el agua hasta que quedan aproximadamente 25 gramos de agua en el vaso. Seguidamente se añaden 1.66 gramos de un agente de reticulación, por ejemplo, Parez® 490 de Lanxess Corp. (antes Bayer Corp.), Pittsburgh, PA, EE.UU. (3% de resina urea-glioxal en base al peso del almidón) y 4.00 gramos de un facilitador de reticulación, por ejemplo, 25% de solución de cloruro de amonio (4% en base al peso del almidón) en el vaso y se mezclan. Luego la composición se enfría hasta aproximadamente 40 °C. Se transfiere una porción de la mezcla a una jeringa de 10 centímetros cúbicos y de ahí se extruye para formar una fibra. La fibra se estira en forma manual hasta obtener un diámetro de aproximadamente 10 µm a 100 µm. La fibra se suspende en aire ambiente durante aproximadamente un minuto para permitir que se seque y se solidifique. La fibra se coloca en una sartén de aluminio y se cura en un horno de convección durante aproximadamente 10 minutos a una temperatura de aproximadamente 130 °C. La fibra curada se deja en una habitación con una temperatura constante de aproximadamente 22 °C y una humedad relativa constante de aproximadamente 25% durante alrededor de 24 horas. Dado que las fibras individuales son frágiles, se puede usar una probeta 90 (Figura 6) como soporte de la fibra 110. La probeta 90 puede estar hecha de un papel común para impresora o un material liviano similar. En un ejemplo ilustrativo de la Figura 6, la probeta 90 comprende una estructura rectangular que tiene un tamaño total de aproximadamente 20 milímetros por aproximadamente 8 milímetros, con un recorte rectangular 91 de aproximadamente 9 milímetros por aproximadamente 5 milímetros en el centro de la probeta 90. Los extremos 110a, 110b de la fibra 110 se pueden asegurar a los extremos de la probeta 90 con una cinta adhesiva 95 (por ejemplo, una cinta Scotch convencional) o de cualquier otra forma, de tal manera que la fibra 110 abarque la distancia (de aproximadamente 9 milímetros en el ejemplo presente) del recorte 91 en el centro de la probeta 90, como se ilustra en la Figura 6. Para facilitar el montaje, en la parte superior de la probeta 90 puede haber un orificio 98 estructurado para recibir un gancho adecuado montado en la placa superior del transductor de fuerza. Antes de aplicar una fuerza a la fibra, su diámetro puede medirse con un microscopio óptico en 3 posiciones que se promedian para obtener el diámetro promedio de fibra utilizado en los cálculos. La probeta 90 se puede colocar sobre un reómetro de estiramiento de fibra (no se muestra) de modo que la fibra 1 10 quede prácticamente paralela a la dirección de la carga "P" (Figura 6) que se aplicará. Las porciones laterales de la probeta 90 paralelas a la fibra 1 10 pueden cortarse (a lo largo de las líneas 92, Figura 6) de modo que la fibra 110 sea el único elemento que recibe la carga. Luego, la fibra 110 puede humedecerse. Por ejemplo, puede activarse un humidificador ultrasónico (no se muestra) con una manguera de goma ubicada a aproximadamente 200 milímetros de la fibra para dirigir el vapor producido directamente a la fibra. La fibra 110 se puede exponer al vapor por aproximadamente un minuto y, después de ello, se puede aplicar la carga de fuerza P a la fibra 110. La fibra 110 se mantiene expuesta al vapor mientras se aplica la carga de fuerza que imparte fuerza de alargamiento a la fibra 110. Se debe asegurar que la fibra 110 esté continuamente dentro de la corriente principal de la salida del humidificador mientras la fuerza se aplica a la fibra. Cuando la exposición es la correcta, por lo general se observan gotitas de agua en la fibra 110 o alrededor de ella. Antes del uso se deja que el humidificador, su contenido y la fibra 110 se equilibren a temperatura ambiente. La resistencia a la tensión en húmedo puede calcularse en megapascales (MPa) utilizando la medición de la carga de fuerza y del diámetro. La prueba puede repetirse muchas veces, por ejemplo, ocho veces. Los resultados de la medición de la resistencia a la tensión en húmedo de ocho fibras se promedian. La lectura de la fuerza en el transductor se corrige para la masa de la probeta residual restando del total de las lecturas de fuerza la señal promedio de fuerza del transductor tomada después de la rotura de fibra. El esfuerzo de ruptura de la fibra se puede calcular tomando la fuerza máxima generada en la fibra dividida por el área en sección transversal de la fibra según las mediciones del diámetro promedio de la fibra tomadas con el microscopio óptico antes de realizar la prueba. La separación inicial real de las placas (bps, por sus siglas en inglés) puede depender de una muestra particular probada pero se registra para calcular la tensión técnica real de la muestra. En el ejemplo mencionado, la resistencia promedio a la tensión en húmedo obtenida fue de 0.33 Mpa, con una desviación estándar de 0.29.

B. Método de prueba del diámetro promedio de fibra Se corta una trama que comprende fibras del peso de base adecuado (de aproximadamente 5 a 20 gramos/metro cuadrado) en una forma rectangular de aproximadamente 20 mm por 35 mm. Se recubre luego la muestra con un metalizador SEM (EMS Inc, PA, EE.UU.) con oro para que las fibras queden relativamente opacas. El grosor típico del recubrimiento es de 50 a 250 nm. Se coloca la muestra entre dos portaobjetos estándar y se comprimen utilizando broches sujetadores pequeños. Tomar la imagen de la muestra con un objetivo de 10X de un microscopio Olympus BHS moviendo la lente colimadora del microscopio tan lejos de la lente del objetivo como sea posible. Se capturan 3 las imágenes con una cámara digital Nikon D1. Para calibrar las distancias espaciales de las imágenes se utiliza el micrómetro de un microscopio de vidrio. La resolución aproximada de las imágenes es de 1 µm/pixel. Las imágenes típicamente mostrarán una distribución bimodal bien diferenciada en el histograma de intensidad que corresponde a las fibras y al fondo. Para obtener una distribución bimodal aceptable, se utilizan los ajustes de la cámara o los distintos pesos bases. Por lo general, se toman 10 imágenes por muestra y los resultados del análisis de las imágenes se promedian. Se analizan las imágenes de manera similar a la descrita por B. Pourdeyhimi, R. y R. Dent en "Measuring fiber diameter distribution in nonwovens" (Medición de la distribución del diámetro de fibras en telas no tejidas) (Textile Res. J. 69(4) 233-236, 1999). Para analizar las imágenes digitales, se utiliza una computadora con MATLAB (versión 6.3) y la caja de herramientas de procesamiento de imágenes MATLAB (versión 3). La imagen primero se convierte en escala de grises. Luego, se binariza la imagen en pixeles blancos y negros con un valor de umbral que minimiza la varianza intraclase de esos pixeles. Después de binarizar la imagen, ésta se esqueletiza para ubicar el centro de cada fibra en la imagen. Se calcula también la distancia transformada de la imagen binarizada. El producto escalar de la imagen esqueletizada y del mapa de distancia proporciona una imagen con pixeles de intensidad cero o del radio de la fibra en esa ubicación. Los pixeles dentro de un radio de la unión entre dos fibras superpuestas no se cuentan cuando la distancia que representan es menor que el radio de la unión. Luego, se utilizan los pixeles restantes para calcular un histograma ponderado en longitud para los diámetros de las fibras de la imagen.

C. Método de prueba de la tensión inicial total en húmedo Se utiliza una máquina electrónica para pruebas de tracción (máquina para pruebas de materiales Thwing-Albert EJA, Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd., Filadelfia, Pa., 19154) a una velocidad de cruceta de aproximadamente 10.16 cm por minuto y una longitud de prueba de aproximadamente 2.54 cm, usando una tira de una estructura polimérica de aproximadamente 2.54 cm de ancho y más de 7.62 cm de largo. Se coloca los dos extremos de la tira en las abrazaderas superiores de la máquina y el centro de la tira alrededor de una clavija de acero inoxidable (0.5 cm de diámetro). Después de verificar que la tira está doblada de manera uniforme alrededor de la clavija de acero, se remoja 5 segundos en agua destilada a una temperatura aproximada de 20 °C antes de activar el movimiento de la cruceta. El resultado inicial de la prueba es un conjunto de datos en forma de carga (gramos de fuerza) frente al desplazamiento de la cruceta (centímetros desde el punto inicial). Se prueba la muestra en dos orientaciones mencionadas aquí como MD (dirección de máquina, es decir la misma dirección que el carrete enrollado de manera continua que forma la tela) y como CD (dirección transversal a la máquina, es decir a 90° de la MD). La resistencia a la tensión en la dirección de máquina y en la dirección transversal a la máquina se determinan utilizando el equipo mencionado y los cálculos siguientes: Tensión inicial total en húmedo = ITWT (g pulgada) = Carga máxima MD (Qt) 12 (pulgadas ancho) + Carga máxima CD (Qt) 12 (pulgadas anc o) El valor de tensión inicial total en húmedo se normaliza para el peso base de la tira que se probó. El peso base normalizado utilizado es de 36 g/m2, y se calcula de la siguiente manera: {ITWT} normalizado = {ITWT} * 36 (g/m2) / Peso base de la tira (g/m2) Si la tensión inicial total en húmedo de una estructura polimérica que comprende un sistema de reticulación de la presente invención es al menos 1.18 g/cm (3 g/pulgadas), o al menos 1.57 g/cm (4 g/pulgadas), o al menos 1.97 g/cm (5 g/pulgadas), el sistema de reticulación es aceptable y está dentro del alcance de la presente invención. Preferentemente, la tensión inicial total en húmedo puede ser menor o igual que aproximadamente 23.62 g/cm (60 g/pulgada), o menor o igual que aproximadamente 21.65 g/cm (55 g/pulgada), o menor o igual que aproximadamente 19.69 g/cm (50 g/pulgada).

D. Método de prueba de la presencia de un agente de asociación La presencia de un agente de asociación en una estructura polimérica, tal como una fibra, en una estructura fibrosa o en un producto higiénico de papel tisú se puede determinar mediante métodos de prueba estándar, particularmente, cromatografía líquida de alta presión (HPLC, por sus siglas en inglés)- espectroscopia de masa, cromatografía de gas (GC, por sus siglas en inglés)-espectroscopía de masa o electroforesis capilar-espectroscopía de masa, ejemplos de los cuales se describen en Vogt, Carla; Heinig, Katja. Análisis de trazas de surfactantes usando técnicas cromatográficas y electroforéticas. Fresenius' Journal of Analytical Chemistry (Revista de química analítica de Fresenius) (1999), 363(7), 612-618. CODEN: FJACES ISSN:0937-0633. CAN 130:283696 AN 1999:255335 CAPLUS Las partes relevantes de todos los documentos citados se incorporan en la presente como referencia; la cita de cualquier documento no deberá interpretarse como una admisión de que el mismo constituye una industria anterior con respecto a la presente invención. Los términos o frases definidas en la presente prevalecen aún cuando se hayan definido de manera diferente en los documentos incorporadas en la presente como referencia. Aunque se han ilustrado y descrito modalidades particulares de la presente invención, será evidente para los experimentados en la industria que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Se ha pretendido, por consiguiente, abarcar en las reivindicaciones anexas todos los cambios y modificaciones dentro del alcance de la invención.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Una estructura polimérica en forma de una fibra, caracterizada porque la fibra comprende un polímero de hidroxilo no sustituido, y en donde la fibra presenta una resistencia aparente a la tensión en húmedo máxima mayor que 0.2 Mpa.

2. La fibra de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el polímero de hidroxilo no sustituido tiene un peso molecular promedio ponderado de por lo menos 10,000 g/mol.

3. La fibra de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el polímero de hidroxilo no sustituido comprende almidón.

4. La fibra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque la fibra tiene un diámetro promedio de fibra menor que 50 µm.

5. La fibra de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la fibra comprende un agente de sustitución.

6. La fibra de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la fibra presenta un pH menor que

7. 7. El uso de una fibra de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en una trama, caracterizada además porque la trama presenta una tensión inicial total en húmedo mayor que 3.93 g/cm (10 g/2.54 cm).

8. Un proceso para elaborar una fibra de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el proceso comprende los pasos de: a. Proveer un polímero de hidroxilo no sustituido; b. sustituir el polímero de hidroxilo no sustituido para producir un polímero de hidroxilo sustituido, y c. prever el procesamiento de polímero de la fibra a partir del polímero de hidroxilo sustituido.

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el paso de sustitución del polímero de hidroxilo no sustituido comprende que se someta el polímero de hidroxilo no sustituido a un pH alcalino.

10. El proceso de conformidad con las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado además porque el paso de sustituir el polímero de hidroxilo no sustituido comprende además la reacción del polímero de hidroxilo no sustituido con un agente catiónico.

11. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado además porque el paso de obtener una fibra del polímero de hidroxilo sustituido comprende que se someta el polímero de hidroxilo sustituido a un pH ácido.

12. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 , caracterizado además porque el proceso comprende un paso de recolectar una pluralidad de las fibras para formar una trama.